Разработка технических требований к формовыводному устройству типа «внутренний барабан» и расчет его основных параметров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова»

Институт Принтмедиа и информационных технологий

Кафедра автоматизации технологических процессов

Курсовая работа

по дисциплине «Оборудование и технология допечатных процессов»

«Разработка технических требований к формовыводному устройству типа «внутренний барабан» и расчет его основных параметров»

Выполнила:

Группа: ДЦатБ-3-1

Копырина А.В.

Проверил: Самарин Ю.Н.

Москва 2015



Содержание

Введение

1. Структурная схема и описание принципа работы формовыводного устройства с типа «внутренний барабан»

2. Обзор и характеристики формовыводных устройств

3. Описание принципа работы, основных технологических возможностей и достоинств проектируемого формовыводного устройства

4. Расчет для формовыводного устройства типа «внутренний барабан»

4.1 Метрический расчет

4.2 Расчет скоростных характеристик

4.3 Светоэнергетический расчет

Заключение

Список использованной литературы



Введение

В настоящее время по технологии CTP изготовляют формы офсетной, высокой, флексографской и глубокой печати. Для записи изображения на формный материал при изготовлении офсетных и фотополимерных форм высокой и флексографской печати применяются устройства двух принципиально разных типов. К первому типу устройств, получивших широкое распространение, относятся лазерные экспонирующие установки (формовыводные устройства), в которых элементы изображения создаются на светочувствительных или термочувствительных формных материалах по действием светового или теплового лазерного излучения. В устройствах второго типа источником экспонирующего излучения служит мощная УФ-лампа. При этом экспонирование осуществляется через специальный чип DMD, содержащий множество управляемых микрозеркал, или светопереключаемую линейку LSA, элементы которой могут пропускать свет под действием управляющих сигналов.

Основным признаком, по которому лазерное сканирующее устройство и лазерное выводное устройство в целом относят к тому или иному типу, является схема построения, которая определяет характер размещения и транспортирования экспонируемого материала и способ развертки изображения. Современные лазерные выводные устройства по схеме построения принципиально подразделяются на два основных типа: плоскостной и барабанный.

В плоскостном фотовыводном устройстве материал располагается в плоскости и перемещается (непрерывно или дискретно), осуществляя развертку изображения по вертикали. Горизонтальная развертка изображения производится непрерывно вращающимся многогранным, а иногда качающимся одногранным зеркальным дефлектором. Фотовыводные устройства, построенные по этой схеме, называют устройствами ролевого или капстанового (англ. capstan -- вал) типа.

Барабанные фотовыводные устройства подразделяются на устройства, выполненные по технологиям «внутренний барабан» и «внешний барабан». В первом случае экспонируемый материал располагается на внутренней поверхности неподвижного барабана, а развертка изображения осуществляется по вертикали за счет непрерывного вращения дефлектора с одной отражающей гранью (зеркало, прямоугольная призма или пентапризма) и по горизонтали за счет перемещения дефлектора и оптической системы вдоль оси барабана. По окончании записи в фотовыводных устройствах фотоматериал перематывается из сдающей кассеты в приемную.



1. Структурная схема и описание принципа работы формовыводного устройства типа «внутренний барабан»

Такие устройства состоят из трех последовательно соединяемых секций: ввода, экспонирования и вывода. Секция ввода предназначена для размещения кассеты или нескольких кассет с формными пластинами, автоматического или ручного ввода пластин в секцию экспонирования. Секция экспонирования служит для записи изображения и пробивки штифтовых отверстий в формной пластине. Секция вывода передает экспонированную пластину непосредственно в процессор для обработки форм или выводит пластину на приемное устройство.

Рис.1.1. Схема транспортирования формных пластин.

Все три секции объединены системой транспортирования пластин, конструкция которой в разных моделях формовыводных устройств имеет свои особенности. Так, система транспортирования, представленная на рис.1.1.а, передает пластины из кассеты с вертикальным их размещением в секцию экспонирования также в вертикальном положении. В секции экспонирования пластина с помощью вакуума располагается на внутренней поверхности барабана. После пробивки штифтовых отверстий и экспонирования пластина вновь принимает вертикальное положение и передается в секцию вывода. В секции вывода пластина из вертикального положения переводится в горизонтальное и выходит на приемное устройство или в подсоединенный к нему процессор.

В транспортирующей системе (рис.1.1.б) пластина, находящаяся в кассете или вставляемая оператором в секцию ввода, расположена в горизонтальной плоскости. В таком положении она передается в секцию экспонирования. При этом прокладочная бумага отделяется от формной пластины. В секции экспонирования пластина засасывается вакуумом и плотно прилегает к внутренней поверхности барабана. Экспонированная пластина с пробитыми штифтовыми отверстиями в горизонтальном положении поступает в секцию вывода.

Схема системы транспортирования (рис.1.1.в) автоматически удаляет прокладочную бумагу и выбирает пластины из двух подающих кассет. Загружаются и выгружаются пластины частично параллельно по времени: пока экспонированная пластина извлекается из барабана, следующая пластина подается из кассеты к точке входа в барабан; загрузка чистой пластины в барабан происходит одновременно с транспортированием экспонированной пластины в проявочный процессор. В результате время загрузки/выгрузки сокращается практически в 2 раза.

Секции экспонирования некоторых формовыводных устройств в зависимости от того, какой тип пластин предполагается использовать, могут быть оснащены разными лазерами. Оптическая система (рис.1.2.) устройства, которое может иметь ND YAG-лазер мощностью 10 мВт с длиной волны 532 нм или мощностью до 100 мВт с длиной волны 1064 нм, обеспечивает высокоточную запись изображения с разрешением от 1270 до 3386 dpi. В этой системе луч лазера проходит через затвор 2, плоскопараллельную пластину 3 и модулируется акустооптическим модулятором 4. В зависимости от требуемого разрешения поворотом турели 5 на оптическую ось устанавливается одна из линз, которая соответственно разрешению формирует апертуру лазерного луча.

Рис.1.2. Оптическая схема формовыводного устройства.

Мощность лазерного излучения контролирует фотодиод 6. Для ослабления мощности и приведения ее в соответствие со светочувствительностью формных пластин служат поглощающие светофильтры, расположенные на турелях 7 и 12. Причем на турели 7 установлены светофильтры кратностью 1, 8, 64, 256 и 1024, а на турели 12 - кратностью 1, 2 и 4. Пройдя один из светофильтров на турели 7, лазерный луч отражается от зеркал 8 и 9 и направляется в оптическую головку 10.

Зеркало 9 неподвижно, а зеркало 8 может менять свое положение по двум осям координат и тем самым изменять направление отраженного от него луча в небольших пределах под действием электрического напряжения, подаваемого на пьезоэлемент, служащий основой этого зеркала. Для определения величины и направления отклонения зеркала 8 служит фотодиодный датчик 11 положения луча.

Датчик 11 и зеркало 8 на пьезоэлементе являются соответственно измерительным и исполнительным элементами системы коррекции пространственного положения луча, призванной компенсировать погрешности в траектории сканирования сфокусированным лучом формной пластины. Эти погрешности могут возникать из-за неточности изготовления механизма перемещения оптической головки 10, вибраций, износа опор вращения развертывающего элемента 15. Зеркало 9 направляет лазерный луч через один из светофильтров турели 12 в фокусирующий объектив 13. Объектив 13 имеет привод от шагового двигателя, с помощью которого он устанавливается на оптической оси в положение наилучшей фокусировки луча для пластин разной толщины.

Развертку точечно-растровых строк на формных пластинах, надежно закрепленных вакуумной системой на внутренней поверхности неподвижного барабана 17, осуществляет вращающаяся пентапризма 15. Пентапризма 15 закреплена на валу электродвигателя 16 и вместе с объективом 13, турелью 12 и датчиком 11 входит в состав оптической головки 10. Изображение развертывается по всей поверхности перемещением головки 10 при непрерывном вращении пентапризмы 15. Датчик 14, состоящий из пары светодиод-фотодиод, определяет начало линии развертки изображения при каждом обороте пентапризмы.



2. Обзор и характеристики формовыводных устройств

Таблица 2.1 Сравнительная характеристика формовыводных устройств

Характеристики	Python	Esko-Graphics PlateDriver 8	Xpose! 260L UV	Cobra 8
Максимальный размер формы, мм	745 x 615	800 х 1075	1650х2260	850 x 1080
Максимальный размер изображения, мм	745 x 600	800 х 1075	1030х790	850 x 1080
Максимальное разрешение, dpi	2540	3175	2540	2540
Производительность, пластин/час	20	22	10	16
Диаметр пятна лазера, мкм	10	10	10	10
Линиатура , lpi	200	110	200	200
Формат	B2	B1+	B3	B1

Основными техническими характеристиками лазерных выводных устройств являются формат записи, разрешение и размер пятна, линиатура растра, повторяемость, скорость записи.

Формат. Различают максимальный формат и формат экспонирования лазерного выводного устройства. Формат лазерных устройств, изготавливающих формы, должен соответствовать формату печатной машины или перекрывать его. Формат фотовыводных устройств может быть меньше формата печатной машины. В этом случае выполняют ручной монтаж фотоформ.

Разрешение и размер точки. Под разрешением (разрешающей способностью) понимается количество точек, воспроизводимых лазерным лучом, на единицу длины (обычно на дюйм) экспонируемого материала: R = 1/r dpi (точки на дюйм).

Поскольку запись лазерным лучом связана с синхронизацией движения либо экспонируемого материала, либо развертки луча, разрешающая способность обычно не может плавно изменяться. Все лазерные выводные устройства имеют несколько фиксированных значений разрешающей способности. Эти фиксированные значения производители устройств делают приблизительно одинаковыми, поскольку они должны удовлетворять требованиям теории растрирования. Вот наиболее часто встречающиеся значения: 1270, 1693, 2032, 2540, 3387, 4064, 5080 dpi. Используются и другие значения разрешения, например 1200, 1372, 2400, 2438 и т.д. Разрешение во многом определяется конструкцией сканирующей и оптической систем, применяемым лазером и программным обеспечением. Применение специальных алгоритмов растрирования и различных программно-аппаратных усовершенствований во многих случаях позволяет обеспечить достаточно хорошее качество при разрешении 2400 dpi.

В идеальном случае диаметр точки (пятна) и разрешение должны быть связаны соотношением d = 25400/R (диаметр пятна d выражен в микрометрах, а разрешение R -- в точках на дюйм). Если это условие выполняется, то выводное устройство называют линейным.

Большинство выводных устройств могут выполнять запись точками нескольких размеров. Однако несмотря на то, что размер точки изменяется при изменении разрешения, он не всегда соответствует идеально требуемому. Более дешевые и простые выводные устройства, например ФНА ролевого типа, имеют всего один или два размера точки.

Линиатура растра. Этот параметр в большинстве случаев характеризует не само выводное устройство, а растровый процессор. Значение линиатуры, как правило, связано с разрешением следующим соотношением: Lin=R/16lpi.

Исключения возможны в случае чрезмерного увеличения линиатуры за счет использования «запланированной нелинейности» или при ограничении допустимой линиатуры.

Повторяемость. Повторяемость характеризуют максимальной величиной не совмещения точек по формату на определенном количестве подряд выведенных фотоформ или печатных форм. Повторяемость большинства барабанных устройств равна ±5 мкм, а для устройств плоскостного типа этот параметр находится в пределах 25-40 мкм.



3. Описание принципа работы, основных технологических возможностей и достоинств проектируемого формовыводного устройства

Устройство CtP Cobra разрабатывалось для типографий с печатным оборудованием формата А3, выпускающих высококачественную продукцию различного типа.

CtP Cobra - это:

* работа с оптическим разрешением 2540 dpi и диаметром пятна лазера 10 мкм;

* очень высокая скорость работы - более 30 пластин в час;

* прекрасное качество экспонирования благодаря архитектуре «внутренний» барабан;

Рис. 3.1 Формовыводное устройство Cobra

И самое важное: новое устройство СtP Cobra - ставит новые стандарты в области соотношения цены и качества.

Комплект поставки включает устройство CtP, растровый процессор, персональный компьютер и проявочный процессор. При этом, стоимость всего комплекса гораздо ниже стоимости аналогичных устройств конкурентов.

Устройство Computer-to-Plate Cobra разрабатывалось специально для небольших типографий с печатным оборудованием формата А3, выпускающих высококачественную продукцию различного типа.

Благодаря своей высокой производительности (до 30 форм в час) устройство CtP Cobra полностью удовлетворяет сегодняшним требованиям типографии, работающей с небольшими тиражами. Легкость в управлении и обслуживании позволит любой российской типографии легко перейти на новую технологию.

Устройство построено по архитектуре «внутренний барабан» и в совокупности с оптическим разрешением 2540 dpi и фиолетовым лазером позволяет выводить формы с высокими качественными показателями.

Система имеет возможность позиционировать пластину в барабане по штифтам и тем самым получать высокую повторяемость от пластины к пластине и сократить время на приводку печатной машины до минимума. При этом остается и возможность классического позиционирования пластин по тем упорам.

Таблица 3.1. Технические характеристики

Модель	Cobra
Габариты, мм	1200х1560х720
Масса, кг	225
Типы источников излучения	Фиолетовый лазерный диод, 405 нм, 60 мВт
Построение	Внутренний барабан
Максимальный формат пластины, мм	550х627
Минимальный формат пластины, мм	300х380
Максимальная область экспонирования, мм	550х612
Минимальный размер пятна лазера, мкм	10
Оптическое разрешение, dpi	1270 / 2540
Повторяемость, мкм	+/- 5
Скорость, ф/ч (максимального формата)	До 30
Тип используемых пластин	Фотополимерные или серебросодержащие
Условия эксплуатации	15-25 градусов С, 10-60% относительной влажности



4. Расчет основных параметров формовыводного устройства с внутренним барабаном

Исходные данные:

R=2400 dpi = (2400/25,4) ?1000 т/м = 94 488 т/м

Формат записи: bЧh=900?630 мм = 0,9?0,63 м

Производительность: П = 20 форматов/ч = 20/3600 форматов/с = 0,005 форматов/с

Угол разворота барабана: = 270 градусов = 3/4 =2,355 радиан

Длина волны лазера: = 405 нм = 405?10-9 м

Коэффициент спектральной чувствительности пластин k() = 0,5

Номинальная мощность лазера: Pном= 60 мВт = 0,06 Вт

Энергия, необходимая для экспонирования 1 м2 пластины Eуд=1,8 Дж/м2

Исходный диаметр пучка лазера d0=1 мм = 0,001 м

Коэффициенты отражения и пропускания оптических элементов:

телескопической системы тс = 0,8;

дефлектора -- д = 0,9;

фокусирующей системы -- фс = 0,6;

зеркал -- з = 0,95;

модулятора -- сд = 0,5.

4.1 Метрический расчет

Рассчитаем радиус барабана:

r = = м,

где b - длинная сторона формата, а - угол разворота барабана в радианах.

Коэффициент использования зеркала:

Фокусное расстояние объектива выбираем из таблицы приложения таким образом, чтобы расстояние от объектива до зеркала оказалось в диапазоне 50200 мм.

Возьмем f = 0,4 м.

Тогда расстояние от объектива до зеркала равно z = f - r = 0,4 - 0,38 = 0,02 м.

Теперь рассчитаем адресуемость (величина, обратная разрешению):

a = = = 0,00001 м.

Диаметр пятна лазера равен d = 1,2 a= 0,000012 м.

Диаметр расширенного луча равен:

= 0,016 м.

Тогда коэффициент увеличения телескопической системы

= = = 16.

4.2 Расчет скоростных характеристик

Скорость экспонирования (с учетом времени на дополнительные операции - 20 %):

V = 1,2Пh = 1,2?0,005?0,63 = 0,00952 м/с.

Время записи одной строки: tc = = 0,0011 c.

Частота вращения дефлектора: n = = =54545,45 об/мин.

Полученную частоту необходимо округлить в большую сторону до ближайшей номинальной из таблицы приложения. В данном случае это n = 55000 об/мин.

Теперь следует скорректировать другие скоростные характеристики:

-время записи строки tc = = 0,001 c;

-скорость экспонирования V = = 0,0105 м/с;

-производительность автомата П = = = 0,013 форматов/с = 46,8 форматов/ч;

-время развертки изображения tp = tc = 0,001?0,75 = 0,00075 c.

Теперь рассчитаем частоту модуляции луча

4.3 Светоэнергетический расчет

Время экспонирования c.

Площадь пятна лазера м2.

Энергия, необходимая для экспонирования одной точки Eтр = Eуд S = 20,34?10-11 Дж.

Требуемая мощность светового потока Ф == 23,06?10-3 Вт

Требуемая мощность лазера с учетом оптических потерь и спектральной чувствительности пластин:

Однако, номинальная мощность выбранного типа лазера равна 300 мВт. Требуемой мощности можно добиться, используя светофильтр с коэффициентом пропускания:



Заключение

В заключении можно сказать о преимуществах CTP-технологии по сравнению с традиционной технологией фотонабора и формного процесса:

- сокращается время технологического цикла изготовления печатных форм (не нужны операции обработки фотоматериала, копирования фотоформ на формные пластины и в ряде случаев обработки экспонированных формных пластин);

- исключаются из производства фотонаборные автоматы, проявочные машины, копировальное оборудование, а это означает экономию производственных площадей, затрат на приобретение и эксплуатацию техники, электроэнергии; сокращение численности обслуживающего персонала;

- повышается качество изображения на печатных формах благодаря снижению уровня случайных и систематических помех, возникающих при экспонировании и обработке традиционных фотоматериалов (вуаль, ореольность) и копировании монтажей на формные пластины;

- улучшаются экологические условия на полиграфическом предприятии из-за отсутствия химической обработки пленок; повышается культура производства и совершенствуется организация технологического процесса.

Однако быстрое освоение технологии Computer-to-Plate в настоящее время для многих полиграфических предприятий затруднено целым рядом проблем.



Список использованной литературы

1) Самарин Ю.Н. Технические средства переработки текстовой и изобразительной информации: методические указания и задания по выполнению курсового проекта / Ю.Н. Самарин. - М.: Изд-во МГУП, 2010. - 17 с.

2) Самарин Ю.Н. Оборудование и технология допечатных процессов. В 2 ч. Ч. 2. Оборудование допечатных процессов: учебник для вузов / Ю.Н. Самарин; Моск. гос. ун-т печати. - М.: МГУП, 2011. - 306 с.

3) http://pmachine.by/p995181-formovyvodnoe-ustrojstvo-cobra.html

4) Журнал “КомпьюАрт”. 2004г. Май , №4

Размещено на Allbest.ru

...